La utilización de aprendizaje automático e inteligencia artificial explicativa (XAI) para la predicción y diagnóstico de fallas en el robot de transferencia de obleas
Autores: Jeon, Jeong Eun; Hong, Sang Jeen; Han, Seung-Soo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
La utilización de aprendizaje automático e inteligencia artificial explicativa (XAI) para la predicción y diagnóstico de fallas en el robot de transferencia de obleas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Fallas
Robots de transferencia de obleas
Fabricación de semiconductores
Componentes de alto riesgo
Predicción de fallas
Clasificación de severidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
Las fallas en los robots de transferencia de obleas (WTRs) utilizados en procesos de fabricación de semiconductores pueden afectar significativamente la productividad. Este estudio define componentes de alto riesgo como motores de rodamientos, tornillos de bolas, correas de sincronización, manos de robot y efectores finales, y genera datos de fallas para cada componente basados en la ley de Fluke. Se aplicó un clasificador de apilamiento para la predicción de fallas y la clasificación de gravedad, y se utilizó regresión logística para identificar componentes con fallas. Además, para analizar las bandas de frecuencia que afectan a cada componente fallido y evaluar la gravedad de las fallas que involucran dos componentes mixtos, se empleó un modelo híbrido de inteligencia artificial explicativa (XAI) que combina explicaciones aditivas de Shapley (SHAP) y explicaciones interpretables locales agnósticas al modelo (LIME) para informar al usuario sobre el componente que causa la falla. Este enfoque demostró una alta precisión de predicción del 95%, y se espera que su integración en sistemas de monitoreo en tiempo real reduzca los costos de mantenimiento, disminuya el tiempo de inactividad del equipo y, en última instancia, mejore la productividad.
Descripción
Las fallas en los robots de transferencia de obleas (WTRs) utilizados en procesos de fabricación de semiconductores pueden afectar significativamente la productividad. Este estudio define componentes de alto riesgo como motores de rodamientos, tornillos de bolas, correas de sincronización, manos de robot y efectores finales, y genera datos de fallas para cada componente basados en la ley de Fluke. Se aplicó un clasificador de apilamiento para la predicción de fallas y la clasificación de gravedad, y se utilizó regresión logística para identificar componentes con fallas. Además, para analizar las bandas de frecuencia que afectan a cada componente fallido y evaluar la gravedad de las fallas que involucran dos componentes mixtos, se empleó un modelo híbrido de inteligencia artificial explicativa (XAI) que combina explicaciones aditivas de Shapley (SHAP) y explicaciones interpretables locales agnósticas al modelo (LIME) para informar al usuario sobre el componente que causa la falla. Este enfoque demostró una alta precisión de predicción del 95%, y se espera que su integración en sistemas de monitoreo en tiempo real reduzca los costos de mantenimiento, disminuya el tiempo de inactividad del equipo y, en última instancia, mejore la productividad.